Mesure des composés volatils par chromatographie

Parmi les différents composés volatils issus de l’oxydation lipidique secondaire (ou de la dégradation des hydroperoxydes lipidiques), certains sont spécifiques de l’oxydation d’une famille particulière d’acides gras polyinsaturés. Le propanal est le principal marqueur de l’oxydation des acides gras de la famille ω-3 tandis que l’hexanal et le pentanal signent l’existence d’une voie d’oxydation des acides gras de la série ω-6. L’hexanal est le produit terminal de l’oxydation lipidique le plus fréquemment mesuré, puisque sa formation est beaucoup plus importante que celle de la plupart des autres produits d’oxydation secondaire. Cependant, mesurer l’étendue de l’oxydation avec seulement un ou deux marqueur(s) relève d’une approche cyclopéenne. La prise en compte d’un large ensemble de composés devrait

être une approche à privilégier, d’autant que les progrès récents et la généralisation des couplages CPG-SM facilitent grandement la tâche.

Pour collecter les composés volatils marqueurs de l’oxydation, différentes approches sont possibles, parmi lesquelles les méthodes (i) d’extraction ou (ii) d’analyse d’espace de tête. (i) Concernant les méthodes d’extraction citons l’extraction/distillation simultanée (EDS), au

cours de laquelle l’échantillon est distillé durant plusieurs heures. Le couplage EDS-CPG a été utilisé pour quantifier l’hexanal produit durant le stockage de produits carnés (Vara-Ubol et Bowers, 2001). L’EDS présente l’avantage d’extraire les composés d’intérêt en quantités importantes puisque les volatils ont généralement une solubilité élevée dans les solvants organiques. Cette méthode est cependant longue et laborieuse et nécessite une étape d’évaporation du solvant qui peut conduire à une dégradation substantielle des composés fragiles.

(ii) L’analyse d’espace de tête, quant à elle, peut être réalisée par les techniques d’espace de

tête statique (SHS), dynamique (DHS) ou de micro-extraction en phase solide (SPME). Concernant la SHS, l’échantillon est disposé dans un flacon hermétiquement fermé. La plupart des composés volatils à la température d’analyse quitte l’échantillon et passe dans l’espace de tête gazeux qui le surplombe. Lorsque l’équilibre est atteint, une aliquote de l’espace de tête est collectée puis injectée en CPG. Selon Frankel et al. (1989), cette méthode couplée à la CPG est rapide (15 déterminations/h), spécifique de l’hexanal et peut être employée pour mesurer la lipoperoxydation dans des échantillons biologiques de type foie de rat. La SHS a également été employée pour mesurer l’effet antioxydant du butylhydroxytoluène sur l’oxydation de produits carnés (Wu et al., 1998). Les principaux avantages de cette méthode sont, d’une part, de ne pas nécessiter de solvant d’extraction et, d’autre part, d’être peu coûteuse, facile d’utilisation et automatisable. Cependant, la SHS ne permet de quantifier qu’une fraction des composés d’intérêt. En effet, puisque l’équilibre s’établit entre les volatils présents dans l’espace de tête et ceux restant dans l’échantillon, les quantités de composés récupérés demeurent faibles, ce qui limite la technique en terme de sensibilité. L’élévation de la température d’extraction pourrait certes accroître les quantités recueillies, mais la température doit être maintenue le plus bas possible afin de minimiser la génération de nouveaux produits d’oxydation et/ou la dégradation thermique des marqueurs de l’oxydation.

A l’opposé de la SHS qui est fondée sur l’établissement d’un équilibre de partage des volatils entre l’échantillon et l’espace de tête, l’espace de tête dynamique (DHS) empêche l’établissement de cet état d’équilibre. Ainsi, en DHS, l’échantillon est continuellement purgé

par un gaz inerte qui extrait les composés volatils. L’effluent gazeux passe ensuite au travers d’un piège constitué d’un polymère poreux, lequel retient les analytes volatils. Parmi les pièges disponibles, le Tenax^®, capable d’adsorber un grand nombre de molécules, reste le plus employé. Puisque les volatils sont constamment évacués puis piégés, leur quantité injectée en CPG est importante. Plusieurs études ont démontré l’efficacité du couplage DHS-CPG pour évaluer le statut oxydatif de différentes viandes (Shahidi et al., 1987 ; St. Angelo et al., 1990 ; Lai et al., 1995). Malgré sa sensibilité, la méthode DHS souffre du fait que le profil de concentration des composés volatils peut varier en fonction de la disponibilité de l’oxygène dans le flacon. D’autre part, l’instrumentation est complexe, multipliant par voie de conséquence les sources d’erreurs. De surcroît, la DHS requiert environ 15 min de plus par échantillon que la SHS (Warshall et Wampler, 1990).

La SPME est une méthode d’extraction gaz-solide sans solvant, utilisant les propriétés adsorbantes d’une garniture polymérique déposée à l’intérieur d’une fibre que l’on met en contact avec l’espace de tête. Cette méthode comporte trois étapes (Fig. 28) : (i) la phase d’équilibre dans laquelle les composés volatils migrent de l’échantillon à l’espace de tête jusqu’à atteindre l’équilibre, (ii) la phase d’adsorption, qui consiste en un équilibre de partage des composés volatils entre la fibre et l’espace de tête et (iii) la phase de désorption thermique, au cours de laquelle la fibre est introduite dans un injecteur CPG. Les analytes sont alors rapidement désorbés pour pénétrer dans la colonne.

De nombreuses études ont utilisé la SPME-CPG pour évaluer l’oxydation lipidique en présence ou en absence d’antioxydants dans des produits carnés (Brunton et al., 2000 ; Doleschall et al., 2002 ; Goodridge et al., 2003 ; Beltran et al., 2004) ou dans des émulsions d’huiles végétales (Almajano et Gordon, 2004).

Fig. 28. Procédé de micro-extraction en phase solide.

La SPME est résolument une méthode d’avenir, offrant à l’analyste une grande facilité d’utilisation, d’autant plus qu’il est possible d’automatiser l’extraction. En revanche, l’inconvénient majeur est lié à la détérioration rapide de la fibre, ce qui nécessite des études de répétabilité à long terme. Notons que ces fibres sont rarement utilisables au-delà de 50 extractions et qu’elles peuvent générer des pollutions par des alkylcyclosiloxanes (détectables en spectrométrie de masse par les ions de 73, 77 et 147 m/z) (Laguerre et al., 2007).

En conclusion, chaque méthode d’extraction possède ses propres limites, bien que la SPME gagne en popularité en raison de sa facilité d’utilisation.